人类经历了漫长的靠双足跋涉的时代后，发明了车轮，车轮改变人类在陆地上的运动方式，使人类步入两轮和四轮马车的黄金时代。它是人类历史上使用时间极长和最有影响力的陆地交通运输工具。然而人类永远不会满足现状，坐在马车上的人们期望着比马更具耐力和比马跑得更快的移动工具，于是机器动力被发明了。蒸汽机和内燃机的发明为汽车的发明开辟了道路。
1886年1月29日，德国人卡尔·本茨发明了世界第一辆三轮汽车。然而，汽车的发明不是偶然的，更不是一人之功，汽车的发明和发展是集体智慧和劳动的结晶。
（1）车轮和车
很早以前，人们无论是狩猎、耕种，还是搬运东西，只能靠手拉肩扛，众人抬搬。后来，人们开始学着把东西放在木制的架子上，用马或牛在前面拖拉，发明了最初的运输工具——橇，如狗拉雪橇、牛拉托橇、马拉托橇。就这样，人们用滑动实现了运输方式的第一次飞跃。
据说，人们从野草被风吹得在地上滚动得到启发，便在拖拉重物时，把圆木、滚石等放在重物的下面，拖运重物变得轻松多了，于是人们发明了原始的轮。轮子的直径越来越大，后来又对实心轮加以改进，逐步演变为用辐条支撑轮辋的车轮。轮子的发明不仅是创造了一种器具，它还带给人类一种新的运动方式，这就是从滑动到滚动的第二次飞跃。
到了罗马帝国时代，西欧的塞尔人造出了第一辆前轴可以旋转的车，还发明并安装了硬木的滚筒轴承，车轮在轴上滚动，细长的轮辐用榫眼接合在轮辋上，用长铁片做成的轮箍套在轮辋的外围上，使轮更加耐磨。最初的车辆都是肩拉手推的。随着动物的驯化，人们在牛颈上加上辕，让牛拉车，便出现了牛车。到公元9世纪，法兰克人发明了一种硬性颈圈，套在马的肩胛骨一带，让马拉车。后来，人们给四轮马车又加上制动、椭圆弹簧，真正的实用马车诞生了。
中华民族具有悠久的古代文明，相传在夏初大禹时代，有一个叫“奚仲”的车正（夏朝初期，专门设立的管理和制造车辆的官员）造出了两个轮子的车辆。春秋战国时期，由于各国战争频繁，马车用来当战车使用，使造车技术进一步提高。秦始皇统一中国后，为了更好地实现全国政治、经济、文化的统一，大力发展国家车马大道（称驿道），形成了以咸阳为中心的陆路交通网，当时的造车水平已达到了相当高的程度，秦始皇陵发掘出的铜马车，造型精巧，华贵富丽，代表2000年前我国造车的水平。公元230年，诸葛亮为了北伐曹魏，亲率大军出祁山而北上，为了便于在崎岖的山路上运送粮草，他创造了“木牛流马”。所谓“木牛”，据传就是一种装了闸的人推独轮小车；所谓“流马”，则是装了闸的四轮小车。在中国历史上，这种形式的车子曾经得到过极为广泛的应用。在隋朝，官府曾用独轮小车30万辆运送军粮。我国解放战争时期，仅山东烟台地区就动员了10万辆小车支援淮海战役。就在今天，许多农村仍可见到独轮小车。也是在三国时期，马均发明了指南车（图7.7），这种车无论朝何方行驶，车上战立的小木人的手总是指向南方。在宋代，有一个叫“燕肃”的进士发明了记里鼓车（图7.8），记里鼓车每行驶500 m，车上的一个小木人就击鼓一次，而每行驶5 000 m另一个小木人就击锣一次。
图7.7 马均发明的指南车
图7.8 记里鼓车
无论是人力车还是畜力车，由于其动力的限制，无法满足人们的使用要求。在1250年的英国，现代实验科学的鼻祖、著名的哲学家培根预言：“我们大概能造出比用一群水手使船航行得更快，而且为了操纵这艘船只要一名舵手的机器；我们似乎也可以造出不借用任何畜力就能以惊人的速度奔跑的车辆；进而我们也可以造出用翅膀、像鸟一样飞翔的那种机器。”多么美妙的大胆的预言，轮船、汽车、飞机都让他想到了。人们渴望着能制造多拉快跑的“自动车”。
茫茫宇宙，何处寻找动力源？1420年，英国有人发明了滑轮车（图7.9）；1465年，意大利人罗伯特·巴尔丘里奥设计了风力推进车；1600年，荷兰人西蒙·斯蒂芬发明了双桅风帆车（图7.10）；1630年，法国人汉斯·赫丘发明了发条车（图7.11）。
图7.9 英国人发明的滑轮车
图7.10 西蒙·斯蒂芬发明的双桅风帆车
图7.11 汉斯·赫丘发明的发条车
以上所谓的“自动车”尝试，都存在着先天不足，均以失败而告终。但车的出现是人类的福音，假如没有当初的车，也不会诞生汽车。
1774年，英国发明家詹姆斯·瓦特（1736—1819）对前人研制的蒸汽机作了重大的改进，研制出世界上第一台有真正意义动力机械——蒸汽机。这一成果轰动了整个欧洲，掀起了轰轰烈烈的世界第一次工业革命，这一成果为实用汽车的发明创造了必要的条件。
（2）有真正意义的第一台蒸汽机
1712年，英国托马斯·纽科等人发明了蒸汽机，这种蒸汽机被称为“纽科门蒸汽机”。(www.xing528.com)
英国人瓦特早年在格拉斯哥大学做仪器修理工，他对纽科门的蒸汽机产生了兴趣。有一天，他在修理蒸汽机模型中发现，纽科门蒸汽机只利用了气压差，没有利用蒸汽的张力，因此热效率低，燃料消耗量大，他下决心对纽科门蒸汽机进行改进。1763年5月的一个早晨，正在散步的瓦特突然产生一个想法：将汽缸里的蒸汽送到另外一个容器里去单独冷凝，既可以获得能做功的真空，又使汽缸里的温度下降不多，可大大提高热效率。他又设想：为了防止空气冷却汽缸，必须使用蒸汽的张力作为动力。他立即把这个看似简单的想法付诸实践。1769年，瓦特与博尔顿合作，发明了装有冷凝器的蒸汽机。1774年11月，瓦特和博尔顿又制造出真正意义上的蒸汽机（图7.12）。蒸汽机曾推动了机械工业甚至社会的发展，并为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础。
图7.12 瓦特发明的蒸汽机
（3）第一台蒸汽汽车
1769年，法国陆军工程师、炮兵大尉尼古拉斯·古诺（1725—1804）经过6年的苦心研究，将一台蒸汽机装在了一辆木制三轮车上，这是世界上第一辆完全凭借自身的动力实现行走的蒸汽汽车（汽车由此而得名）。这辆汽车（图5.2）被命名为“卡布奥雷”，车长7.32 m，车高2.2 m，车架上放置着一个像梨一样的大锅炉，前轮直径为1.28 m，后轮直径为1.50 m，前进时靠前轮控制方向，每前进12～15 min的路程，需停车加热15 min，运行速度为3.5～3.9 km／h。后来在试车途中撞到石头墙上损坏了。虽然世界上第一辆蒸汽汽车落得个如此悲惨的结局，但它作为汽车发展史上的一座重要里程碑的地位是不可动摇的，为车辆自动行驶迈出了可喜的一步。
1801年，英国工程师理查德·特雷蒂克（1771—1833）制成了能够乘坐8人，车速为9.6 km／h的蒸汽汽车（图7.13），试车时锅炉烧毁。
图7.13 特雷蒂克发明的蒸汽汽车
1825年，英国人哥尔斯瓦底·嘉内公爵（1793—1873）制造了一辆蒸汽公共汽车（图7.14），18座，车速为19 km／h，并开始了世界上最初的公共汽车营运。尽管蒸汽汽车没能成为一种理想的运输工具，但蒸汽汽车在汽车发展史上占有重要位置。
图7.14 嘉内研制的蒸汽公共汽车
（4）第一台实用内燃机
内燃机的发明是从往复活塞式开始的。这种内燃机的工作原理是：吸入空气和燃料、压缩并点燃混合气、燃烧做功、排出燃烧后生成的废气。这些是按照一定的行程顺序连续进行的。内燃机使用煤气、汽油、柴油等为燃料。
1794年，英国人斯垂特首次提出把燃料和空气混合形成可燃混合气，以供燃烧的设想。
1801年，法国人勒本提出了煤气机原理。
1824年，法国热力工程师萨迪·卡诺在《关于火力动力及其发生的内燃机考察》一书里，揭示了“卡诺循环”的学说。
1860年，法国藉比利时出生的技师勒诺瓦赫用他1859年制成以照明煤气为燃料的二冲程发动机，取得法国第43624号专利。
1861年，法国的铁路工程师罗夏发表了进气、压缩、做功、排气等容燃烧的四冲程发动机理论。这一理论成为后来内燃机发展的基础；他于1862年1月16日被法国当局授予了专利，但因罗夏拖欠专利费，使其专利失效。
1866年，德国工程师尼古拉斯·奥托（1832—1891）偶然在报纸上看到了一篇关于勒诺瓦赫内燃机的报道，下决心对勒诺瓦赫发动机进行改进，并研究了罗夏的四冲程内燃机论文，成功地试制出在动力史上有划时代意义的立式四冲程煤气内燃机。1876年，又试制成了第一台实用的活塞式四冲程内燃机（图7.15）。这是一台单缸卧式、功率为2.9 kW的煤气机，压缩比为2.5，速转为250 r／min。这台内燃机被称作奥托内燃机而闻名于世。奥托于1877年8月4日取得四冲程内燃机的专利。后来，人们一直将四行程循环称为“奥托循环”。奥托以“内燃机奠基人”载入史册，奥托内燃机的发明为汽车的诞生奠定了基础。
图7.15 奥托研制的卧式内燃机
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